Krótka odpowiedź

case class Behavior[S](step: S => Behavior[S])

Długa odpowiedź (krótka wersja)

Śmiertelnie F-Коалгебры dość strome.

Długa odpowiedź

Uwaga: wiele z drutu kolczastego i bananów lub coś w tym rodzaju...

Tak więc, załóżmy, że masz pojęcie функтора F to odzwierciedla to, co oznacza, że twoje zachowanie "coś robi". W większości bibliotek jest coś takiego:

trait Functor[F[_]]:
  def map[A, B](fa: F[A])(f: A => B): F[B]

Jeden F-коалгебра A w istocie, jest to po prostu funkcja od A Dla F[A]:

trait FCoalg[F[_]: Functor, A]:
  def apply(a: A): F[A]

Teraz terminal F-коалгебра T czy F-коалгебра, która dodatkowo ma właściwości, które od każdego innego F-коалгебра A istnieje опосредующий морфизм A => T (tak, aby wszystkie ездило na pracę, bla, bla, bla):

trait TerminalFCoalg[F[_]: Functor, T] extends FCoalg[F, T]:
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => T

Czy możemy go zrealizować dla dowolnych F? Okazuje się, że możemy:

case class TerminalFCoalgCarrier[F[_]: Functor](
  step: () => F[TerminalFCoalgCarrier[F]]
)

given tfcImpl[F[_]: Functor]: TerminalFCoalg[F, TerminalFCoalgCarrier[F]] with
  def apply(a: TerminalFCoalgCarrier[F]): F[TerminalFCoalgCarrier[F]] = a.step()
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => TerminalFCoalgCarrier[F] = a =>
    TerminalFCoalgCarrier(() => summon[Functor[F]].map(coalg(a))(mediate(coalg)))

Dla konkretnego przykładu zobaczmy, co to urządzenie robi prostej вообразимого функтора Option:

given Functor[Option] with
  def map[A, B](fa: Option[A])(f: A => B): Option[B] = fa.map(f)

type ConaturalNumber = TerminalFCoalgCarrier[Option]

Okazuje się, że terminal F-коалгебра dla Option są to tak zwane liczbami naturalnymi. Jest to w zasadzie liczb naturalnych plus liczenia nieskończoność. Te rzeczy są idealne do prezentacji długości potencjalnie nieskończonych procesów "kliknięcia".

Spróbujmy to na końcu zachowaniu:

enum WelshCounting:
  case Eeny
  case Meeny
  case Miny
  case Moe

object WelshCountingOptionCoalg extends FCoalg[Option, WelshCounting]:
  def apply(w: WelshCounting): Option[WelshCounting] =
    import WelshCounting._
    w match
      case Eeny => None
      case Meeny => Some(Eeny)
      case Miny => Some(Meeny)
      case Moe => Some(Miny)

val welshMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
  .mediate(WelshCountingOptionCoalg)

Teraz powyższy mechanizm automatycznie daje nam uniwersalny sposób tłumaczenia tych liczenia słów w naturalne liczby. Dodajmy pomocniczy metody do opisu liczb naturalnych (w przybliżeniu):

def describe(c: ConaturalNumber): String =
  var counter = 0
  var curr = c
  while true do
    curr.step() match
      case None => return s"${counter}"
      case Some(next) =>
        if counter > 42 then
          return "probably infinite"
        else {
          counter += 1
          curr = next
        }
  throw new Error("We have counted to infinity, yay! :D")

Co to mówi o walijskich rachunkowych słowach?

@main def demo(): Unit =
  for w <- WelshCounting.values do
    val conat = welshMediatingMorphism(w)
    println(s"${w} -> ${describe(conat)}")

// Eeny -> 0
// Meeny -> 1
// Miny -> 2
// Moe -> 3

Ok, to jest fajne. Spróbujmy nieskończenie przyciąganie proces tylko z jednym stanem, który jest następcą samego siebie:

object LoopForever extends FCoalg[Option, Unit]:
  def apply(u: Unit) = Some(())

val loopForeverMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(LoopForever)

Jak by to teraz opisywał jedno państwo ()?

println(s"${()} -> ${describe(loopForeverMediatingMorphism(()))}")
// () -> probably infinite

Wydaje się, że to działa.

Pełny kod:

trait Functor[F[_]]:
  def map[A, B](fa: F[A])(f: A => B): F[B]

trait FCoalg[F[_]: Functor, A]:
  def apply(a: A): F[A]

trait TerminalFCoalg[F[_]: Functor, T] extends FCoalg[F, T]:
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => T

case class TerminalFCoalgCarrier[F[_]: Functor](
  step: () => F[TerminalFCoalgCarrier[F]]
)

given tfcImpl[F[_]: Functor]: TerminalFCoalg[F, TerminalFCoalgCarrier[F]] with
  def apply(a: TerminalFCoalgCarrier[F]): F[TerminalFCoalgCarrier[F]] = a.step()
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => TerminalFCoalgCarrier[F] = a =>
    TerminalFCoalgCarrier(() => summon[Functor[F]].map(coalg(a))(mediate(coalg)))

given Functor[Option] with
  def map[A, B](fa: Option[A])(f: A => B): Option[B] = fa.map(f)

type ConaturalNumber = TerminalFCoalgCarrier[Option]

def describe(c: ConaturalNumber): String =
  var counter = 0
  var curr = c
  while true do
    curr.step() match
      case None => return s"${counter}"
      case Some(next) =>
        if counter > 42 then
          return "probably infinite"
        else {
          counter += 1
          curr = next
        }
  throw new Error("We cannot count to infinity :(")

enum WelshCounting:
  case Eeny
  case Meeny
  case Miny
  case Moe

object WelshCountingOptionCoalg extends FCoalg[Option, WelshCounting]:
  def apply(w: WelshCounting): Option[WelshCounting] =
    import WelshCounting._
    w match
      case Eeny => None
      case Meeny => Some(Eeny)
      case Miny => Some(Meeny)
      case Moe => Some(Miny)

val welshMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(WelshCountingOptionCoalg)

object LoopForever extends FCoalg[Option, Unit]:
  def apply(u: Unit) = Some(())

val loopForeverMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(LoopForever)

@main def demo(): Unit =
  for w <- WelshCounting.values do
    val conat = welshMediatingMorphism(w)
    println(s"${w} -> ${describe(conat)}")

  println(s"${()} -> ${describe(loopForeverMediatingMorphism(()))}")